[发明专利]一种用于燃料电池装配的自定位组装结构

说明书

本发明公开一种用于燃料电池装配的自定位组装结构，包括两块极板和夹于两块极板之间的膜电极组件，每块极板包塑有外边框来连接阳极板和阴极板，外边框上形成第一凸起结构和第一凹形结构；膜电极组件的外边框上设有相配合的凹凸结构或空缺，使得电堆装配过程中极板与膜电极组件、极板与极板之间形成定位关系。本发明的有益效果：相配合的凸起结构和凹形结构可有效提高电堆在装配过程中定位精度及可靠性，同时防止使用过程中极板间相互滑动，避免密封失效。通过包塑成型的特征结构，连接可靠，抗热振性好，抗腐蚀性强，显著提高燃料电池使用寿命。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，特别涉及一种用于燃料电池装配的自定位组装结构。

背景技术

氢氧质子交换膜直接将氢气、氧气转化成电能和水的能源装置，具有反应效率高、无污染、启动快、环境友好等特点，被广泛应用在汽车、基站、潜艇、便携式电源等方面，具有良好的发展前景。典型的燃料电池系统由双极板、膜电极、端板、密封件等组装而成。其中双极板主要起到分配反应气体、收集电子，支撑膜电极，排除反应生成水等作用，是燃料电池中关键组件之一。

在燃料电池装配过程中，双极板、膜电极、双极板通过层叠式装配过程组成整个燃料电池，双极板与膜电极之间密封是保证反应气体不发生泄漏、互串的重要保证。同时燃料电池装配层叠式装配过程中，极板与膜电极之间，极板与极板之间出现装配尺寸偏差，严重影响燃料电池输出性能，因此必须提高极板和膜电极定位精度。现有的燃料电池极板制造过程中，在四角处预先冲制定位孔，在装配过程中极板通过定位孔穿进螺杆进行定位。这种定位方法装配鲁棒性差，装配精度与极板的制造误差密切相关，而且不适合批量化长堆组装。专利CN105655609A公开了一种用于燃料电池装配的结构，由2个以上的定位节组成，定位节的一端设有凸出结构，另一端设有凹进结构，凸出结构嵌入到凹进结构中，依次连接后构成一段长的定位杆。专利CN104810533A公开了质子交换膜燃料电池密封设计以及制造方法，在燃料电池极板之间形成的复合褶皱结构形成密封结构。专利CN101317298A公布了燃料电池及隔板的粘合结构，通过在隔板上粘接较厚的粘接层，并与下一隔板接触，抑制隔板变形，同时保证密封性能。但该方法受到粘接过程中粘接力的影响较大，同时燃料电池在高低温使用过程中，由于材料的热膨胀系数差异，容易导致粘接层失效。综上分析，现有的燃料电池极板结构不能提高电堆装配鲁棒性，同时密封方法较为复杂，不适合批量化一致性生产。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种用于燃料电池装配的自定位组装结构。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种用于燃料电池装配的自定位组装结构，包括两块极板和夹于两块极板之间的膜电极组件，其特征在于，每块极板上沿外轮廓围设有一圈外边框，所述外边框的两个面上均分布设有第一凸起结构和第一凹形结构，所述第一凸起结构和第一凹形结构的数量相同，外边框的任意一个面上的第一凸起结构与另一个面上的第一凹形结构位置相对应；所述膜电极组件的外边框上设有与两块极板上的第一凹形结构相配合的第二凸起结构及与两块极板上的第一凸起结构相配合的第二凹形结构，或，所述膜电极组件的外边框上设有与所述第一凸起结构和第一凹形结构位置相对应的空缺，此时两块极板的外边框的相邻面上的第一凸起结构和第一凹形结构相互配合。

进一步地，所述极板为由阳极板和阴极板组成的双极板。更进一步地，所述阳极板和阴极板上均沿外边缘冲裁有孔，所述极板的外边框通过阳极板和阴极板上的孔包塑连接于阳极板和阴极板的外周。

进一步地，所述第一凸起结构和第一凹形结构通过冲压或包塑或机械连接而成型于极板的外边框上，第二凸起结构和第二凹形结构通过冲压或包塑或机械连接而成型于膜电极组件的外边框上。

进一步地，所述第一凸起结构和第二凸起结构为膨胀头，还可以为圆柱体或四方体等简单结构。